Siamo abituati a considerare i terremoti come avvenimenti in assoluto negativi, soprattutto per gli effetti a volte disastrosi che comportano tali eventi.
In realtà questi eventi possono rappresentare anche uno strumento utile da analizzare per capire meglio com’è fatta la terra, in particolar modo indagarne la struttura.
Lo studio delle onde sismiche, infatti, è considerato uno dei metodi indiretti per indagare la composizione chimica, mineralogica, termica di strati così profondi da non poter essere analizzati con metodi diretti.
Attraverso lo studio dei parametri che regolano la propagazione delle onde sismiche (es. direzione, velocità) è possibile ricavare informazioni riguardanti lo stato fisico dei materiali costitutivi delle zone più interne della Terra e la loro relativa composizione.
Queste analisi hanno permesso di sviluppare un modello che descrive la struttura interna della Terra.
La prima importante informazione sulla sua struttura riguarda la densità. La terra non ha una densità uniforme.
Se le onde sismiche si propagassero lungo un gradiente di densità (densità che varia in modo costante) le loro curve non dovrebbero presentare grosse deviazioni.
Invece è stato dimostrato (grazie all’analisi dei sismogrammi) che tali onde subiscono delle brusche deviazioni.
Cosa può giustificare tali deviazioni?
Delle grosse discontinuità (e differenze di densità) dei vari strati che un’onda attraversa lungo il suo corso.
Proprio queste superfici di discontinuità sono la caratteristica peculiare dei 3 involucri in cui possiamo suddividere la struttura interna della Terra, la cui composizione chimica e densità presentano notevoli differenze:
- la crosta: lo strato più esterno
- il mantello: strato intermedio (compreso tra 2 superfici di discontinuità)
- il nucleo: la regione più interna, a sua volta distinguibile in un nucleo esterno e un nucleo interno
La crosta presenta notevoli variazioni di spessore: massima dove ci sono le terre emerse (in particolare le catene montuose), minima sul fondo degli oceani.
Ma le differenze non si limitano alla spessore ma interessano anche la composizione e l’origine. E’ possibile infatti evidenziare due tipologie di crosta: una crosta continentale, composta principalmente da rocce contenenti silicio e alluminio, e una crosta oceanica, che si presenta più uniforme nella sua composizione, presenta rocce di tipo femico (ferro-magnesio).
La densità della crosta continentale si attesta intorno ai 2,7 g/cm³. Quella della crosta oceanica, invece, intorno ai 3 g/cm³
La crosta è separata dallo strato sottostante, il mantello, attraverso una superficie di discontinuità, conosciuta come discontinuità di Mohorovičić (dal nome del geofisico che l’ha scoperta e abbreviata in “Moho”)
Lo spessore del mantello rappresenta circa il 67% dello spessore totale degli strati interni della Terra. Il mantello è formato da rocce di tipo ultrafemico nella sua parte superiore, immediatamente sotto la Moho, ed è molto più rigido e denso della crosta. L’insieme di crosta e questo primo strato di mantello viene anche definito litosfera.
Appena sotto la litosfera si estende una zona definita dalle basse velocità, o astenosfera: è chiamata così perché in questo strato le onde sismiche subiscono forti rallentamenti a causa della densità della materia, quasi “plastica”. Le differenze tra litosfera e astenosfera sono quindi principalmente legate allo stato fisico più che alla composizione chimica.
Sotto l’astenosfera è possibile individuare una zona, detta mesosfera, dove la materia è organizzata in strutture cristalline e si presenta con notevole rigidità. Lo strato più inferiore del mantello presenta, invece, delle differenze che riguardano la composizione chimica, con una massiccia presenza di ossidi femici, più densi dei materiali incontrati negli strati precedenti.
Tra il mantello e la parte più interna della Terra, si estende una seconda superficie di discontinuità, chiamata discontinuità di Gutemberg.
Al di sotto di essa c’è il vero centro della Terra, il nucleo, il cui raggio, in realtà, rivela uno strato per nulla confinato a dimensioni ridotte (rispetto alla Terra, il raggio del nucleo è quasi la metà di quello terrestre). Qui la densità raggiunge livelli molto elevati (circa 9-13 g/cm³) anche grazie alle pressioni elevatissime.
Il nucleo al suo interno presenta una superficie di discontinuità, la discontinuità di Lehmann, che ne distingue due strati:
- un nucleo esterno, composto principalmente da nichel, ferro silicio e zolfo, che si comporta come un fluido;
- un nucleo interno, composto essenzialmente da nichel e ferro, che si comporta come un solido.
Credits: Claudio Dutto